论文部分内容阅读
五轴联动数控机床以其加工复杂零件的强大能力,在精密仪器、船舶、航天等领域发挥着重要作用。数控铣头结构复杂,是五轴联动数控机床最关键的功能部件。A/C轴双摆角铣头是数控铣头最典型的结构型式。传统的A/C轴双摆角铣头大多为机械式铣头,它体积大、定位精度低。针对机械式铣头的这些缺点,本文设计了一种用力矩电机直驱的零传动A/C轴双摆角铣头。 零传动A/C轴双摆角铣头,因为存在力矩电机,所以存在电场、温度场和结构场等物理场,这些物理场的耦合对铣头的性能有较大的影响。为了提高和优化铣头的性能,本文基于ANSYS/Workbench软件,运用多物理耦合的方法对零传动A/C轴双摆角铣头进行分析。 本文研究的主要内容为: 1.零传动 A/C轴双摆角铣头的结构设计。包括铣头整体结构方案的选定和设计,铣头加工时铣削力的计算。还有铣头的电主轴、A轴力矩电机和C轴力矩电机基于计算的型号的选择。 2.零传动A/C轴双摆角铣头的三维建模。运用SolidWorks软件对铣头各个零部件进行三维实体建模,把各个零部件按照一定的约束关系进行虚拟装配,并对装配体进行干涉检查。 3.零传动A/C轴双摆角铣头的运动分析。运用D-H参数法,通过坐标旋转计算出铣刀中心的位移方程、速度方程和加速度方程,为了更好的分析铣头的运动,本文对铣头进行了运动仿真,并对仿真的结果进行分析。 4.零传动 A/C轴双摆角铣头的优化分析。运用多物理场耦合分析的方法,对铣头进行分析,在 ANSYS/Workbench软件中对铣头进行静力分析和模态分析,并与单物理场分析的仿真结果进行比较。最后运用变密度法提高铣头的一阶频率,避免发生共振,并运用变温度法减小铣头的变形。 5.工程验证。对工程实例进行多物理场耦合分析和理论计算,看其结果是否一致,从而验证运用ANSYS/Workbench进行多物理场耦合分析的正确性。 本文的研究对优化零传动A/C轴双摆角铣头的性能,提高我国高档数控机床的技术创新能力和核心竞争力具有积极的意义。